一例蒸汽清洗設備缺陷的排查及分析

摘 要：在分析文登熱電廠一例蒸汽清洗設備缺陷的基礎上，介紹缺陷的排查過程及其對鍋爐參數的影響。希望通過以上分析相關行業及技術的發展提供借鑒，僅供參考。

關鍵詞：鍋爐；蒸汽清洗裝置；配水管管罩

引言

鍋爐蒸汽清洗裝置安裝于鍋爐汽包內，其作用是利用清洗水（鍋爐給水）與飽合蒸汽含鹽濃度差對汽包內飽合蒸汽進行清洗，以減少蒸汽中鈉鹽、硅酸鹽、CO2和NH3等雜質的溶解攜帶量，是保證鍋爐輸出蒸汽純度的一種有效裝置。蒸汽清洗裝置的缺陷會導致蒸汽雜質含量增加，這些雜質易沉積于鍋爐過熱器、蒸汽輸送管道，閥門、汽輪機流通部分等部位。一般而言，雜質沉積在管子內壁形成鹽垢，使蒸汽流通截面變小，流阻增加，傳熱減弱，管壁溫度升高；沉積于蒸汽管道閥門處可能引起閥門動作失靈、漏汽；沉積于汽輪機通流部分可改變葉片型線，蒸汽流阻增加，出力及效率降低，嚴重時，可造成調速機構卡澀、軸向力增大，破壞轉子止推軸承，葉片結鹽垢嚴重，還可能影響轉子的平衡，使振動加大，甚至造成重大事故。

1 缺陷情況介紹

1.1 缺陷對鍋爐運行的影響

我廠#2鍋爐為DG-175/9.8-2型非標鍋爐，設計燃料為貧煤，過熱蒸汽溫度為540℃，1999年投產后各參數指標正常，達到設計要求。鍋爐運行四年后發現有過熱汽溫偏低的情況，經歷一段時間（大約半年至一年）的持續惡化后，在滿負荷情況下，主汽溫度經常性低于520℃，甚至有燃燒個別煤種時主汽溫度低于480℃的情況存在，不能滿足汽機主汽門進口汽溫520℃-540℃的設計要求。為了提高蒸汽溫度，運行人員采取了多種技術手段，如關閉減溫水門，加大風量提高燃燒過剩空氣系數，倒層燃燒（增加上層給粉機出力，同時減少下層給粉機出力，加大下層二次風風量），減少煤粉細度，開啟爐底打焦孔增加爐底冷空氣進量等，都不能使上述狀況得到有效解決。經過較長時間的總結，發現能夠實現的過熱蒸汽溫度隨鍋爐負荷的增加而降低，蒸汽流量（100-175t/h的范圍內）與溫度（480-535℃范圍內）之間的對應關系呈反比例趨勢。出現上述情況后，因為必須采取提高過熱蒸汽溫度的措施燃燒，加大了過剩空氣系數，抬高了火焰中心，導致鍋爐燃燒不穩，爐膛負壓波動較大，低負荷運行能力降低，鍋爐易滅火等情況出現。

1.2 缺陷的排查過程

我廠#2爐汽溫偏低狀況在最初的一段時間內表現出偏低幅度小、偏低程度不一、有偶發性等特點，這種狀況在鍋爐運行過程中是比較常見的現象，且通過技術手段能得到一定程度的彌補。汽溫偏低情況在后期則具有常態化，相似燃燒條件下偏低程度大致相同，過熱器左右側溫度有偏差等特點。確定#2爐過熱蒸汽溫度異常后，我廠從多方面入手查找原因，并請求了廠外技術支援。因為我廠電負荷需要根據電網調度情況隨時做出調整，負荷峰谷值之間差異很大；我廠燃用煤種變化較大，常需要摻混燃燒；我廠#2爐在投運后為改善鍋爐低負荷穩燃能力進行了水平濃淡型燃燒器替代原船型燃燒器的改造；因為過熱器爆管事故封堵難于更換的過熱器蛇形管，這些都是可能造成鍋爐蒸汽溫度偏低的因素，同時也是正確判斷缺陷原因的干擾因素，增加了缺陷發現及分析判斷的難度，導致缺陷發生后很長一段時間未能消除。針對可能造成汽溫偏低的原因，我廠先后做出一些整改，如進行燃燒器的再改造、增設爐膛內壁穩燃帶、粗粉分離器改造、增設大屏過熱器組數等措施，均未能有效解決該問題。缺陷最終是在鍋爐大修時鍋爐汽包內蒸汽分離清洗裝置拆卸后發現的。

1.3 缺陷的描述

我廠蒸汽清洗裝置采用穿層孔板式蒸汽清洗裝置，清洗水給水裝置為噴淋式，給水經清洗水給水管上部開孔向上噴出，經給水管上部管罩阻擋后改為向下噴淋。

1.4 缺陷特點

隱蔽性。缺陷點位于汽包上部，被穿層式孔板和清洗水給水管遮擋，未拆卸情況下，因為視角等原因，很難被進入汽包檢查人員直視到；少發性。經查找未找到記錄類似情況的資料，技術人員沒有類似缺陷的相關經驗，造成漏檢，錯失缺陷發現的最佳時機。

2 缺陷分析

2.1 缺陷形成原因分析

檢修過程中技術人員發現清洗水管罩上的擊穿孔集中于進水端，而未被擊穿的末端位置處也有深淺不一尚凹點。發現#2爐存在的問題后，檢修人員打開型號與#2爐完全一致并早3年時間投運的#1號爐汽包檢查，發現#1爐清洗水管罩也有尚未擊穿的凹點，凹點最大深度3mm左右。經粗略分析認為#1#2爐清洗水管罩均采用G20鋼材（因技術條件限制未對管罩所用鋼材進行精確簽定），不同之處在于#1爐管罩厚度為5mm左右，#2爐管罩厚度為3.5mm左右。據此分析認為#2爐清洗水管罩厚度不足，所用鋼材質量（主要為硬度）可能不合格。

2.2 缺陷造成的影響

分析后認為該缺陷造成的后果主要有以下兩方面。

（1）鍋爐運行過程中部分清洗水向上噴出，蒸汽帶水。汽包送入過熱器的飽和蒸汽攜帶水是鍋爐蒸汽污染的兩個主要原因即蒸汽帶水和溶鹽其中之一。本案中，由缺陷而增加的蒸汽帶水量與各擊穿點圓孔流量有關，即與孔前后作用水頭值有關，與配水給水與汽包內汽壓差值有關，而與鍋爐負荷等參數無關。#2鍋爐在低負荷工況下能提供的過剩空氣，產生的煙氣，煙氣攜帶熱量的比例相對高負荷時要高，導致低負荷工況下過熱蒸汽溫度較高，同時因為煙氣攜帶相對較多的熱量，鍋爐熱效率下降。（2）一般而言，影響蒸汽清洗效果的主要因素有清洗水量、清洗水品質、水層厚度、清洗前蒸汽的含鹽量、蒸汽流速等幾方面。其中清洗水量大，則清洗效果好，而清洗水層太薄時，清洗水與蒸汽接觸時間短，清洗不充分，效果不好。目前技術條件下，高壓電站鍋爐一般用30%-50%的鍋爐給水作清洗水。我廠#2鍋爐因為部分清洗水通過缺陷點直接進入蒸汽引出管，導致清洗水量不足，不能滿足清洗水層厚度30-50mm的要求[2]，甚至部分穿孔板面處無清洗水層，穿孔板下波形板分離器葉片表面不能形成清洗水膜，蒸汽清洗不足。該缺陷帶來的蒸汽帶水和蒸汽清洗不足后果都會導致蒸汽含鹽量增加，蒸汽品質惡化。該缺陷的處理為更換#1、#2鍋爐蒸汽清洗水管罩并對#2爐過熱器管道取樣檢查。

參考文獻

[1]李詩久.工程流體力學[M]機械工業出版社，1990，10：165-167.

[2]山西省電力工業局.鍋爐設備運行[M]中國電力出版社，2000，1： 211-213.

作者簡介：董立華（1971-），男，工程師。